JP2007530264A - 微粉化及び水分抽出のためのシステムと方法 - Google Patents

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Abstract

ベンチュリは入口チューブを通して進入材料を受け、そして材料は微粉化に支配される。材料は微粉化されるにつれ、更に水分抽出及び乾燥に支配される。ベンチュリに結合された空気流発生器は高速の空気流を発生させ、材料をベンチュリを通し空気流発生器の入口窓へ引き込む。空気流発生器は受け取った微粉化された材料を出口へ向け、ここで材料は続いて空気と分離される。音波放射センサは空気流発生器を通過する材料により発生する共振周波数を受ける。共振周波数はオーバーロード状況を避けるように調節された材料流量率を反映する。バランスをとるために空気流発生器を回転させる軸に結合された自動化システムは効率を改善し、そしてキャビテーションを排除する。
【選択図】 図4

Description

この発明は微粉化及び水分抽出のための材料処理用技術に関する。

多くの工業では材料を小粒子、更に微粉にまでする労働集約作業を必要とする。例えば電力工業では電力発生炉で燃焼させる前に、石炭を小塊から粉末にする必要がある。石灰石、石灰粉及び多くの他の鉱物もまた、多くの用途で粉末の形にしなければならない。固形物を破砕し粉末に粉砕することは、機械的に要求される工程である。ボールミル、ハンマミルや他の機械構造体は材料片に衝撃を与え、粉砕する。これらのシステムは機能的ではあるが非効率で処理が比較的遅い。

多くの工業では更に広範囲の材料からの水分抽出を必要とする。食品加工、下水処理、作物収穫、鉱山及び多くの他の工業で水分抽出が必要とされる。ある工業では水分抽出が効率的に行えないため材料が廃棄される。これらの同じ材料は、もし効率的に乾燥できれば、商業利益をもたらすだろう。廃棄物取扱い及び処理のような他工業では、水分抽出は継続的関心事であり、方法改善に対する膨大な需要が存在する。材料脱水のためいくつかの技術が存在するが、水分抽出効率の改善に対する要求は増加しつつある。

このように材料微粉化及び材料からの水分抽出のためより効率的プロセスの提供は、この技術分野における進歩となるだろう。このような技術がここで開示され特許請求される。

図1及び2に関して、入口チューブ12を含む微粉化及び水分抽出のためのシステム10を示す。入口チューブ12は自由空間と通じる第一端部、及びベンチュリ18に結合される、対向する第二端部16を含む。ここではチューブ及びパイプに言及するが、この技術に精通する人はこのような要素は全て円形、長方形、8角形及び他の断面形状を有することを理解するだろう。一般に円形断面は製作及び操作を容易にするため望ましいが、本発明はこのような特定の実施に限定するのではない。

入口チューブ12は材料が必要速度まで加速できるベンチュリ18へのいくらかの距離を与える。システム10への異粒子の導入を防止するフィルタ(表示なし)が第一端部14を覆うように配置される。入口チューブ12は更にホッパ22の開口下端部と通じることができるように、その上部に細長い開口部20を含む。材料を受けるホッパ22はその上端部24に開口する。もう一つの実施形態では、システム10はホッパ10を含まず、材料は種々の従来から知られた方法により細長い開口部20へ単に挿入される。

ベンチュリ18は入口チューブ12へ結合された収束部26を含む。収束部26は入口チューブ12の径からこれより小さい径に次第に減少していく。ベンチュリ18は更に一定径で、入口チューブ12径より小さい径のスロートを含む。ベンチュリ18は更にスロート28に結合する発散部30を含み、空気流の方向へ向け径が次第に増加する。発散部30は鋳造、ネジ止め又は他の既知方法にてスロート28へ結合される。図示のように、収束部26は発散部30より長さ方向の寸法は長い。

ベンチュリ18は第一端部14から、入口チューブ12、ベンチュリ18を通り、空気流発生器32への空気流の流れを生成する空気流発生器32と通ずる。発生空気流速度は350mphから超音波の範囲である。空気流速度は入口チューブ12内よりベンチュリ18内の方が大きいだろう。空気流発生器32は、ファン、インぺラ、タービン、タービンとファンの組み合わせ、空気圧式吸引システム、又は高速空気流を発生させる他の適切な装置で具体化される。

空気流発生器32は駆動モータ34により駆動される。駆動モータ34は既知の方法を使用して軸33に結合する。軸33は空気流発生器32を回転動力へ繋ぐ。駆動モータ34の馬力は15hpから1000hpのように著しく変動し、処理される材料、材料流量率、及び空気流発生器寸法により異なる。このようにシステム10は大きくも小さくも出来るので、この範囲は説明用だけである。大規模システム10は公共の廃棄物処理施設で使用されるのに対し、小規模なもの10は海洋船舶上の下水廃棄物処理に使用される。

空気流発生器32は高速空気流発生のために回転する複数の放射状に延びるブレードを含む。空気流発生器32は流入空気出口となる筐体出口36を含む筐体内に配置される。筐体35はベンチュリ18と結合し、ベンチュリ18と筐体35内部とを通じさせる筐体入口窓(表示なし)を有する。ブレードは空気が微粉化された材料の出口となる、その外周上の筐体出口36へ通過する放射状に延びる流路を規定する。この発明での使用に適した空気流発生器32の一実施形態は図11〜18に関して以下に更に詳細に論ずる。

図3に関して、微粉化中のベンチュリ18の動作を説明する図を示す。動作において、材料38はあらゆる搬送法により入口チューブ12へ導かれる。材料38は固体又は半固体である。空気流発生器32は入口チューブ12及びベンチュリ18を通過する、350mphから超音波の範囲の空気流を発生させる。ベンチュリ18では空気流速度は本質的に加速される。材料38は高速空気流によりベンチュリ18へ推進される。材料38は入口チューブ12の内径より径が小さく、入口チューブ12内表面と材料間にはギャップが存在する。

材料38が収束部26へ入るにつれ、そのギャップは狭くなり、最終的に材料38は空気が流れる収束部26領域で本質的縮小を起こす。再圧縮衝撃波40が材料の背後に続き発生し、弓型衝撃波42が材料38の前方に発生する。収束部26がスロート28と交わる所で、定在衝撃波44が生まれる。これらの衝撃波40、42、44の作用は材料38に影響を及ぼし、微粉化及び材料からの水分抽出を起こす。微粉化された材料45はベンチュリ18を通って継続し、空気流発生器32へ出る。

材料の寸法減少は微粉化される材料とシステム10の寸法に依存する。空気流速の増加により、微粉化及び粒子寸法の減少はある材料については増加する。このように、このシステム10は空気流速の変更により使用者が所望粒子寸法を変更させることが可能になる。

このシステム10は固体材料の微細塵への微粉化に特に応用される。このシステム10は更に公共廃棄物、紙スラッジ、動物の副産廃棄物、果物パルプ等のような半固体からの水分抽出に応用される。このシステム10は商業及び工業の広い範囲の用途に使用される。

図4及び図5に関して、材料からの水分抽出用としてこの発明のシステム100のもう一つの実施形態を示す。このシステム100は、前処理段階で材料を混合するためのブレンダ102を含む。原料には材料を顆粒状にすることを促進するポリマが含まれる。顆粒は寸法が増加し、ポリマのため所望粉末状に粉砕されることに抵抗する。

ポリマの存在は廃棄物粒子を接着するため下水処理の間に導入されるように、公共廃棄物では一般的である。廃棄物はベルトプレス上で処理され、材料は殆ど半固体となる。ある工程では、材料は約15〜20%が固体で残りは水分である。

前処理段階で、ポリマと材料顆粒化を停止させるため、乾燥促進剤が原料と混合される。非重合化製品はブレンド無しに処理される。原料はブレンダ102へ導かれ、ここで材料をある量の乾燥促進剤とブレンドする。乾燥促進剤はアタプルガイド、石炭、石灰等のような広範囲の促進剤から選択される。乾燥促進剤もまた原料が微粉化され、乾燥された形となる。ブレンダ102は材料と乾燥促進剤を混合し、適切な水分含有量及び顆粒寸法を生成する。

原料は、ベルトコンベア、スクリュコンベア、抽出機又は他のモータ付き装置のような搬送装置104の使用を含む多くの方法のいずれか一つを用い、ブレンダ102からホッパ22へ搬送される。図示の実施形態で、搬送装置104は重力依存の傾斜通路により原料をホッパ22へ供給する。搬送装置104はブレンダ102の下部にある流量制御弁106下に配置される。

もう一つの実施形態では、ホッパ22を省略し、材料は直接入口チューブ12の細長い開口部20へ供給される。ホッパ22は入口チューブ12への材料供給を助けるために使用される唯一の装置である。人手による供給は勿論のこと、あらゆる他のタイプの搬送装置が使用される。

一つ以上のセンサ108によりブレンダ102から入口チューブ12へ通過する材料の流量率を監視する。センサ108は中央処理装置110と接続され、流量率を調節する。センサ108は材料流量率の監視のため、搬送装置104の近辺、ホッパ22近辺、ホッパ内又はホッパ22と細長い開口部20の間にさえ配置される。中央処理装置110は流量制御弁106と接続され、必要により流量率を増減する。目視及び流量制御弁106の手動調節を含む流量率の監視制御のためのもう一つの方法も使用される。

ホッパ22は材料を受け、これを入口チューブ12の細長い開口部20へ供給する。細長い開口部20は、ある用途に対して受容できる供給流量を維持するため、4インチ幅×5インチ長に等しいか又はこれより小さい。細長い開口部20からベンチュリ18への入口チューブ12の長さは24インチ(610mm)〜72インチ(1830mm)の範囲かそれ以上であり、処理される材料及び流量率により決まる。当業者は、システム10は拡張可能なため寸法は説明用のためのみであることを理解するだろう。

空気流はベンチュリ18を通して入口チューブ12から材料を引く。図示の実施形態で、第一端部14はフランジとして構成され、入口チューブ12より大きい径から入口チューブ径へ収束する。フランジ型第一端部14は入口チューブ12への空気流容量を増加させる。

ある実施形態は約1.5インチ(38mm)から約6インチ(152mm)の範囲のベンチュリ18のスロート径を有する。スロート径は材料流量容量に基づき拡張可能であり、先に述べた範囲を越えるかもしれない。ベンチュリ18と入口チューブ12のスロート径は直接比例する。一実施形態で、スロート径は2.75インチで、5.5インチ(139.33mm)の入口チューブ径と共に作動する。もう一つの実施形態では、スロート径は2.25(57mm)で4.50インチ(114mm)の入口チューブ径と適切に作動する。このように、2:1の比率は、原料供給材料が進入空気流で捕獲されることを保証する。

図示の実施形態で、発散部30は筐体35へ結合され、筐体35と直接通ずる。収束部30の最終径は入口チューブ12と必ずしも同一である必要は無い。もう一つの実施形態では、発散部30は筐体35と結合する前に、円筒、チューブ又はパイプのような中間要素に結合される。

一つ以上の流量弁111が発散部30に配置され、筐体35及び空気流発生器32の内部へ付加的な空気容量を提供する。付加空気容量は空気流発生器32の性能を向上させる。一実施形態で、2個の流量弁111が発散部30上に配置される。システム100は流量弁111を一部又は完全に開状態で作動する。もし材料がベンチュリ18に障害を発生させ始めると、流量弁111は閉になる。この結果ベンチュリ118を通過する空気流が増加し、これにより付加的力が提供され、ベンチュリ18と空気流発生器32を通る材料を駆動する。流量弁111は調節可能であり、制御用中央プロセッサ110と電気的に接続される状況を示す。流量弁111の手動操作は本発明の範囲にあるが、コンピュータオートメーションはこのプロセスを大いに助ける。

ベンチュリ18は高速衝撃波と低速衝撃波間に衝撃点を生成する。衝撃波はベンチュリ18の中で微粉化と水分抽出を提供する。動作中、ベンチュリ18の内部又は筐体出口36の水分に可視微候はない。除去された水分量は僅かで、残りの量はそのままである。微粉化は更に材料寸法を減少させる。ベンチュリ18へ進入する2インチ(50mm)径のある材料は、一回の微粉化において20μm径の微細末へ変化する。寸法減少は処理される材料及び微粉化回数により決まる。材料からの水の分離は材料脱水のような多くの用途があり、病原菌の数を大いに減少させる。

この発明は公共廃棄物の処理に特別な用途を有する。乾燥促進剤ブレンドの前処理段階ではシステム100により直ちに処理される廃棄材が発生する。微粉化及び水分抽出工程により廃棄材中の病原菌を発生させる疾病の量をこれらの細胞壁を破壊することにより減少させると信じられる。病原菌減少の第二の源は病原菌を減少させる水分抽出である。公共廃棄物処理からの分析データによると、この発明は全大腸菌群の大部分、便大腸菌、大腸菌及び他の病原菌を除去する。

この発明は果物や野菜製品からの水分抽出に特に応用される。一つの応用ではシステム100はリンゴ、オレンジ、ニンジン、ネクタリン、もも、メロン、トマト等のような果物や野菜製品の脱水に使用される。比較的衛生的な抽出水分は濃縮され、再回収し、純なジュース製品を提供する。

別の応用では本発明はバナナ茎、椰子の木、砂糖キビ、大黄等のようなある農産物を微粉化し、そして水を抽出するのに使用される、バナナ茎繊維の微粉化で、繊維は分離され、水分が抽出される。商業用途では農産物をその自然な状態から脱水状態にする。

材料、水分及び空気流れは空気流発生器32を通って進み、筐体出口36を通って出る。筐体出口36は排気パイプ112へ結合され、これにより材料を材料と空気の分離のためのサイクロンへ供給する。排気パイプ112の直径は約4インチ(100mm)から7インチ(177mm)の範囲である。アタプルガイドや石炭のようなある材料ではこの範囲を越える必要があり、この場合8インチ(203mm)排気パイプ112が適する。排気パイプ112は例えば長方形、8角形等、種々の形の断面を有し、種々の直径を有する。

排気パイプ112は約12〜16フィートの長さを有する。排気パイプ112の直径寸法は更に続く乾燥量に影響する。大きい空気容量が更に材料乾燥に必要とされる。排気パイプ112で、この中のより速い移動空気は材料を通過し、材料に残る水分を除去する。空気と蒸気はサイクロン114へ移動し、ここで空気と蒸気は固形材料から分離される。

微粉化は材料乾燥を助ける熱を発生させる。微粉化に加えて、空気流発生器32の回転により熱が発生する。筐体35と空気流発生器32との間の寸法は回転中摩擦により熱が発生するようにする。熱は筐体出口36及び排気パイプ112を通って出て行き、更に材料がサイクロン114へ移動するにつれ、材料を脱水する。発生した熱は又ある用途では材料の部分的殺菌に十分役立つ。

筐体出口36の直径を増減することにより、筐体出口36及び排気パイプ112を通過する抵抗及び熱量を調節する。排気パイプ112と筐体出口36の直径は微粉化材料の水分除去に影響する。出口径の調節は以下に更に論ずる。

微粉化及び水分抽出は空気流発生器32により発生する空気流が増加するにつれて増加する。もし空気流が増減すれば、排気パイプ112及び筐体出口36の直径はその材料を脱水するため減少する。このように空気流及び直径は所望脱水を達成するため相互に関連して調節される。

岩材のような水分の少ない比較的重い材料は余り水分抽出を必要としない。このような材料で、筐体出口36及び排気パイプ112の直径は乾燥が必要でない程、小さくなる。従って湿った材料では、筐体出口36及び抽出パイプ112の直径を材料の適切な脱水を達成するため、空気と熱の量を増加させるため減少させる。

ベンチュリ18と空気流発生器32の長さ方向軸に対しての排気パイプ112の傾斜角もまた脱水性能に影響する。排気パイプ角αは水分抽出を促進するため約25°〜90°にする。材料の上昇移動は重力により引き止められ、一方空気は重力により余り拘束されない。このため空気は材料より早く動き、水分除去を促進する。傾斜各αを調節して水分抽出への影響を増減させる。排気パイプ112は図示のように直線か又は破線のような曲線である。

サイクロン114は空気流から粒子を分離するためのよく知られた装置である。サイクロン114は一般に垂直円筒116型の定着室を含む。サイクロンは接線入口、軸入口、円周放散又は軸放散で具体化される。空気及び粒子は入口118を通ってシリンダ116へ進入し、空気流がシリンダ116を下へ進むにつれて、渦状に回転する。円錐部120は、ガスが逆転し中心を出口122へ向かって上昇し回転するまで渦直径を減じさせる。粒子は内壁へ向かって遠心分離され慣性衝突により集められる。集められた粒子はガス境界層で円錐先端へ下向きに流れ、ここでエアーロック126を通って放散され、収集ホッパ128へ入る。

ある用途では、システム100は更にサイクロン114からの空気流を受けるための凝縮器130を含む。凝縮器130は空気流の蒸気を液体に凝縮し、次にこれはタンク132へ貯蔵される。出口134は凝縮器30へ結合し、空気出口となる。評価したように、凝縮器130は食品加工での特殊な用途を有する。もう一つの実施形態では、凝縮器130は炭フィルタ等のようなもう一つの処理装置として具体化される。評価したように、凝縮又はろ過は材料及び用途に依存する。出口134は出力空気から残滓、粒子、蒸気等をろ過するため、フィルタ(表示無し)を含み、又はこれに結合する。

このシステム100を通して材料を何回も通過させることにより、更に材料の脱水を行い、更に粒子寸法を落とす。公共廃棄物への用途で、このシステム100を何回も通すことが、所望の脱水結果を達成するために要求される。本発明は多数のシステム100を連続して使用することを意図し、これにより複数ベンチュリ18と複数微粉化を提供する。こうして、直列多システム100を1回通過することにより所望結果が達成される。又材料は所望粒子寸法及び乾燥状態が達成される迄この同じシステム100により処理され、再処理される。

一つの実施で、システム100から発生する結果製品は分析され、粉末顆粒寸法そして/または水分パーセントを決定する。もし製品が寸法そして/または水分パーセントの閾値に合致できない場合、製品は所望パラメータに合致する迄、1サイクル以上通す。

この発明は異なる材料の均質化を可能にする。動作では、異なる材料が一緒に出口チューブ12へ進入し、ベンチュリ18を通して処理され、そして微粉化を受ける。結果製品は脱水され、寸法が小さくなることは勿論のこと、ブレンドされ、均質化される。

この発明の特殊用途としては石炭と埋め立て製品の均質化が含まれる。微粉化及び水分抽出後、結合し均質化された廃棄物と石炭の製品は石炭バーナで使用され、発電プラントで蒸気を生成させるため最適燃焼率を達成する。廃棄物は型どおりの処理用よりエネルギ生産用に使用される。

もし望まれるならば、材料を微粉化に先立ち、又は微粉化工程間の中間段階でブレンダ102で混合される。材料混合によりある材料では均質化を促進する。もし望まれるならば、材料は微粉化に先立ち、又は微粉化工程間の中間段階で、ブレンダ102で混合される。

前処理段階でブレンドされた材料は複数の微粉化工程を通して処理され、これにより所望均質化を達成する。第一材料は複数の微粉化工程を通して処理され、次に第二材料と均質化される。微粉化工程の間で第二材料は前処理工程で処理された材料とブレンドされる。第一、第二材料は次に一つ以上の微粉化工程を通過し、均質化された最終製品を作る。

追加例として、第一材料は3台の微粉化工程を通過する。第三微粉化工程後、第二材料はブレンダ102で共にブレンドされる。混合前に、第二材料は微粉化及び所望粒子寸法へ減少させるため、ベンチュリ18を通過する。第一、第二材料は次に一つ以上の付加微粉化工程を共に通過し、工業用に所望水分含有、寸法及び均質化をもたらす。

図6に関して、筐体出口202を含む筐体200の斜視図を示す。筐体200は空気流発生器32の作動要素を包含する。筐体200をその中の空気流発生器32を図示するため切取り内部図で示す。出力流に変動を与えるため、絞り弁204を筐体出口202へ導入する。絞り弁204は空気流への抵抗を増加させ、又熱を増加させる。抵抗及び空気流の量の変更は処理される材料により決まる。

絞り弁204は筐体出口202及び絞り弁窓208の中に組み込む頚部206を含む。絞り弁窓208は筐体出口202のそれより小さい断面を有する。絞り弁窓208は長方形、円形又は別の適切な形状を有する。頚部206は出口202のそれに近い断面から絞り弁窓208の最終断面への収束流路を提供する。色々な窓寸法の多くの絞り弁204は出力流を操作し、これによりシステム100をその材料に適するように調整するために利用可能である。

図7に関して、筐体200内の空気流発生器32の断面図を示す。空気流発生器32は筐体200内で共軸で位置調整される。一つの実施で、空気流発生器32は空気流発生器32近辺に切断エッジを有する分流器板250を含む。分流器板250の切断エッジ252は微粉化された材料を筐体出口202へ向ける。分流器板250は筐体200内部へ結合され、筐体出口202の内部へ結合される。

分流器板250は微粉化された材料を筐体200内で更に回転することを防ぐ。このようにして、分流器板250は、筐体200内で回転を継続する空気から微粉化された材料の第一分離として役立つ。空気からの微粉化された材料の続く分離は、サイクロン114により行われる。もし微粉化材料が筐体200内で回転を継続すれば、微粉化された材料が生成し、最終的には空気流発生器32に障害を起こす。切断エッジ252は筐体200を通って進む空気流容量を変動させる。

分流器板250の切断エッジ252の空気流発生器32からの分離は1/1000インチ×20から1/1000インチ×100の範囲にある。分流器板250の位置はまた空気流発生器32からの分離を増減させるために調節可能である。調節は処理される材料により、又は空気流容量を操作するために必要とされる。調節は中央処理装置110にて制御され、これは分流器板250を移動させるための電気機械式又は空気圧式装置と接続される。切断エッジ252は空気流発生器32の形状を収容する斜面を有する。

図8に関して、付属するスロートリサイザ300を備えたベンチュリ118の断面図を示す。スロートリサイザ300は、挿入時はスロート28内に組み込まれる除去可能要素である。スロートリサイザ300はスロート28の有効径を変更し、空気速度を増加させる。スロート径の変更は材料、所望脱水及び粒子寸法減少に依存して必要とされる。こうして空気流発生器32は空気流を変動させるが、ベンチュリ18のスロート径の操作は更に望ましい。

スロート28は棚302で構成され、その上にスロートリサイザ300の環304が組み込まれる。王冠部材306が環304に結合され、収束部26の内表面に一致する。スロートリサイザ300はスロート28の内表面に一致するスリーブ208を含み、ベンチュリ18を寸法変更するため、ベンチュリスロート長の主要部内に延びる。

図9に関して、2つの微粉化工程402、404が組み込まれたシステム400のもう一つの実施形態を示す。材料がベンチュリ18を通過する毎に、微粉化が起こり、水分は抽出され、そして粒子寸法の減少が起こる。先に論じたように、このプロセスは所望水分量が抽出され、製品寸法が達成されるまで、単一ベンチュリ18又は直列接続された複数ベンチュリ18にて繰り返し行われる。このプロセスはほぼ100%の水分抽出が達成されるまで継続される。

システム400と共に2つの微粉化工程を示すが、当業者はシステムが3、4、5又はこれ以上の工程を含むかもしれないことは理解するだろう。第一微粉化工程402は図4と5に関して先に述べたものに近い。第一微粉化工程402はホッパ22、ブレンダ102、搬送装置104、流量制御弁106、ベンチュリ18、筐体35(その中に空気流発生器32がある)、及び排気パイプ112を含む。システム400は更にその中の空気流を調節するため、排気パイプ112の中の流量制御弁405を含む。

先の実施形態のように、排気パイプ112はサイクロン114に結合され、空気から処理された製品を分離する。システム400は更に第二サイクロン404を含み、第一サイクロン114の出口122からの空気を受ける。第二サイクロン406は更に残留粒子から空気を分離し、凝縮器130へ清浄空気を提供する。第一タンク132は第二サイクロン406と通じ、凝縮器130から凝縮液を受ける。出口134は凝縮器130及び第二サイクロン406から来る空気の出口となる。残滓ホッパ408は第二サイクロン406からの残留粒子を受けるように配置される。

第一サイクロン114により分離された粒子は、重力を含むあらゆる従来技術を使用してホッパ410へ供給される。表示していないが、第一及び第二サイクロン114、406からの粒子はホッパ410へ供給される。ホッパ410は粒子を受け、次に第二微粉化工程404を通る。ホッパ410は第一微粉化工程402の場合のように、第二ベンチュリ414へ結合される第二入口チューブ412へ粒子を供給する。

1つ以上の弁416が第二ベンチュリ414へ配置され、中央処理装置110と電気的に接続される。流量弁416は先に述べ、111として参照したそれらに類似して機能する。

第二ベンチュリ414は筐体418内の第二空気流発生器(表示無し)に通ずる。第二空気流発生器はベンチュリ414を通して高速の空気流を発生させる。第二筐体418は、空気及び処理された材料を第三サイクロン422へ供給する第二排気パイプ420へ結合される。第二排気パイプ420は第二ベンチュリ414の長さ方向軸に対して約25°から約90°の角度で傾斜する。第二制御弁424はその中の空気流調節のため、第二排気パイプ420内にある。第一流量制御弁と同様に、第二流量制御弁424は調節用中央処理装置110と電気的に接続される。

第三サイクロン422は空気から粒子を分離し、供給される製品を別の搬送装置425へ供給する。第四サイクロン426は第三サイクロン422からの空気を受け、更に空気を清浄化し、残留粒子を除去する。第四サイクロン426からの残留粒子は残滓ホッパ428に貯えられる。第四サイクロン426は空気を第二凝縮器430へ供給し、ここで蒸気は液体に凝縮され、第二タンク432にて受けられる。空気が出られるようにするための出口434は第二凝縮器430へ結合される。

システム400は更に熱発生器436を含み、これにより入口チューブ12、412及びベンチュリ18、414を通して熱を供給し、材料乾燥を助ける。熱の付加は水分抽出には必要なく、この発明の乾燥潜在力をさらに高めるために単に使用されるだけである。熱発生器436はホッパ22、438又は入口チューブ12、412と通ずる。熱発生器436はまた図1、2、4及び5で図示した実施形態と同様の方法で使用される。

図9で、熱発生器436は第一熱制御弁と通じ、熱を第一ホッパ22へ供給する。第一熱制御弁440は中央処理装置110と電気的に接続され、熱供給を調節する。又熱制御弁440は手動操作も行われる。熱発生器436は更に第二熱制御弁422と通じ、ホッパ438への熱流を調節する。第二微粉化工程404中の材料加熱は材料又は用途により必要である。加熱が必要な場合、ホッパ438はサイクロン114から粒子を受け取る。又材料は図9に図示したように、ホッパ410へ進む。

システム400は更なる脱水及び粒子寸法減少のため、一つ以上の微粉化工程を含む。搬送装置425は微粉化工程、402、404を通す更なる循環のため、ブレンダ102又はホッパ22へ戻す。第二、第四サイクロン406、426は更に空気清浄化を行うが、その付加費用はある用途では正当化されない。ある用途では、凝縮器130、430は除去されるが、フィルタのような別タイプの処理が使用される。流量制御弁もまた設計制約を根拠とし又は基づきシステム400を通して導入又は除去される。

図10に関して、微粉化及び水分抽出システム450のもう一つの実施形態を示す。システム450は図4及び5のそれに類似し、更に第一サイクロン114と通じる第二サイクロン406、第二サイクロン406からの粒子を収集する残滓ホッパ408、第二サイクロン406と通じる凝縮器130、凝縮器130と通じるタンク132及び凝縮器130に結合された出口134を含む。システム450は更に第一サイクロン114へ結合された分流器弁452を含む。

分流器弁452は第一サイクロン114から受けた粒子を第一出口454又は第二出口456へ向ける。第一出口454は、袋、ホッパ、タンク等のような収集器458へ結合される。第二出口456は循環チューブ460へ結合され、微粉化された材料を、再度システム450を通して導入する。再循環チューブ460は第一端部14へその他端部で結合される。又再循環チューブ460は微粉化された材料をホッパ22又は直接細長い開口部20へ向ける。

動作において、材料はそれがシステム450を通過するにつれて微粉化され、分流器弁452の制御により、別の微粉化のため再度システム450を通過するように再度向けられる。これは最終製品が得られる迄必要により繰り返され、次に分流器弁452により収集器458へ送られる。

図11に関して、この発明に適した空気流発生器500の実施形態を示す。処理される材料により空気流発生器に適する色々な金属がある。角のある材料には、より硬い合金鋼が使用される。選ばれた材料は強度と予想磨耗を両立させねばならない。溶接による製造は不整合な表面及び熱影響領域による熱影響部を生成するので、空気流発生器500は鋳造が有利である。鋳造空気流発生器500は可変材料厚を有し、急激な構造的衝撃及び色々な材料処理から来る磨耗の加速に対抗できる。空気流発生器500の部分の厚さ及び結果的な全重量は空気容量及び処理される材料流量率に直接比例する。

空気流発生器500は図6に図示したような筐体内に収納される。筐体200は空気流発生器500を少なくとも一部取り囲み、これを完全に取り囲むのが望ましく、これにより唯一の出口は筐体出口36だけとなる。空気流発生器500は筐体200とは狭い隙間を有し、これにより付加摩擦と熱を発生させる。この熱は、空気流発生器500を通り、排気パイプ112へ流れる材料を更に乾燥させることを要求される。

空気流発生器500は進入材料を受け取るため、入力窓504と同芯に配置された前面板502を含む。入力窓504の直径は処理される材料寸法と予想される空気容量により変動する。背面板506は前面板502に平行し、同芯で配置された軸窓508を含む。名称が暗示するように、軸窓508は回転力を供給する軸又はスピンドルを受け、これと結合する。もう一つの空気流発生器500はこの発明で使用され、ブレードに結合された単一背面板を備えた発生器又は半径方向に延びるブレードのみを備えた発生器を含む。

背面板506は更に軸窓508周辺に同芯で配置されるボルト窓509を含む。ボルト窓509は、夫々軸に結合される対応する軸ボルト(表示無し)を夫々受ける。軸ボルトはナット又は他の従来器具により背面板506へ固定される。

前面及び背面板502、506の厚さはかなり変動するが、一デザインでは背面板506は約3/8インチ(8mm)で、前面板502は3/16インチ(5mm)である。

複数のブレード510が前面及び背面板502、506の間に配置され、両板502、506へ結合される。評価したように、ブレード510の数は変動し、一部は処理される材料に依存する。ブレード510の厚さはまた処理される材料により変動する。

一実施形態で、ブレード510は前面及び背面板502、506を通して延び、前面及び背面板502、506の外面上にブレードフィンを形成する。ブレードフィン511は前面又は背面板502、506のいずれかから約1/2インチ(12mm)延びる。ブレードフィン511は空気流発生器500及び筐体200の内部間のエアークッションを形成する。ブレードフィン511は更に、筐体500と空気流発生器200の間に進入する材料を掃除するように働く。

図12に関して、軸窓508の断面図を示す。軸窓508は空気流発生器500を回転させるため、軸、シャフト、スピンドル又は他の部材を受ける。ボルト窓509は背面板506を固定するため、夫々軸ボルトを受ける。この実施形態では、軸は第一直径から軸が伸びると共に軸窓508への挿入に適する第二直径に移行する。ボルト窓509は軸ボルトと結合するナットを受けるための凹み513を備える。

図13に関して、単一ブレード510の空気流発生器500の内部平面図を示す。単一ブレード510は空気流発生器500内に組み込まれたブレード510の特異な特徴を図示するために示す。残りのブレード510は同様に具体化される。

ブレード510は後面及び前面板502、506の境界線で終端エッジ512から、軸窓508に隣接する先端エッジ514まで延びる。ブレード510は終端エッジ512に隣接するクサビ部516を含む。クサビ部516は圧力と空気流容量を増加させるため、より厚い断面を有する。クサビ部516はある材料に有利な強い対磨耗性を備える。

図14Aに関して、クサビ部516を図示する平面図を更に詳細に示す。クサビ部516の形状は空気流容量、空気流速及び空気流発生器500を通る材料流量率に影響する。クサビ部516は、空気流容量、空気流速及び材料流量率を変更するため、円周方向及び長さ方向に変更される。鋳造技術は有利に三次元での変化を可能にし、クサビ部516の円周方向及び長さ方向のあらゆる形状を可能にする。

クサビ部516の厚みの増強により、ここが一般にブレードの最も磨耗の激しい場所であるので、空気流発生器500の寿命を伸ばす。使用材料及びクサビ部516の硬度は又ブレード510の他の部分と異なる。

図14Bに関して、交換可能消耗チップ520を含むクサビ部518のもう一つの実施形態を示す。時計方向に回転する空気流発生器500について、交換可能消耗チップ520は殆どの材料との接触を受ける。対磨耗性を増強するために厚くするが、クサビ部518は空気流発生器500の他の要素より多くの磨耗を受け、そしてより早く消耗する。交換可能消耗チップ520を置換することにより、空気流発生器500全体の交換とは異なる。交換可能チップ520は固定ナットとボルトアセンブリ522を含むあらゆる既知の固定装置により、クサビ部518の残りの部分へ結合される。交換可能消耗チップ520はまた異なる円周及び長さ方向の形状を有する交換可能チップと置換される。又別の実施形態では、クサビ部518全体が交換可能である。

図15Aに関して、前部及び後部板502、506に結合されたクサビ部516を図示する空気流発生器500の斜視図を示す。前部及び後部板502、506の外表面から伸びるブレードフィン511を更に示す。示すように、クサビ部516はそのブレードフィン511より本質的に厚い。ブレードフィン511はクサビ部516と同じ消耗を受けず、そして厚くもない。

図15Bに関して、クサビ部516のもう一つの実施形態の空気流発生器500の斜視図を示す。クサビ部516は、それが前面板502から背面板506の長さ方向へ伸びるにつれて、その厚さ及びその円周形状を増加させる。クサビ部516はまた、それが半径方向に境界線へ向かって伸びるにつれて、厚さが増加する。

空気流発生器500へ進入する微粉化された材料は背面板506の近辺に蓄積する傾向がある。長さ方向へ厚さを増加することにより、背面板506に沿って蓄積するよりも前方及び背面板502、506の間に微粉化された材料が集中するようになる。鋳造技術は、三次元変化が可能なので、クサビ部516のような製造を可能にする。交換可能消耗チップ520は長さ方向に増加する厚さを含み、規定する。もし別のクサビ部516形状が所望であれば、長さ方向に増加する厚さのない、又はより目立った長さ方向に厚さの増加する別の交換可能消耗チップ520が使用される。こうして、微粉化された材料の流れ方向は異なる円周方向及び長さ方向の形状を有するクサビ部516を使用して長さ方向に操作される。

図13に関して、ブレード510は背面板506に垂直な位置から傾斜位置へ移行する。ブレード510は、それがクサビ部516から先端エッジ514の前の位置へ進むにつれて移行する。傾斜位置はブレード510を空気流の方向へ方向を変えさせる。

図示する実施形態で、ブレード510の終端部524はクサビ部516を含み、背面板506から垂直に伸びる。終端部524は、ブレード510は終端エッジ512から先端エッジ514迄延びるにつれて、ブレードの約1/4から1/2となる。先端部526は、ブレード510の終端部524から先端部514の残りの長さである。図示の先端部526は背面板506に対し直角位置から傾斜位置迄の傾斜が移行する。

傾斜位置は、それが先端エッジ514により進入空気流へ切り込むことを可能にするので、ここでは攻撃角と称する角度を有する。図13で先端エッジ514におけるブレード510の最終攻撃角は約25度である。垂直位置から傾斜位置への移行はブレード510全体に、又はその一部に延びる。攻撃角は予想空気流速、材料流量率、及び材料に基づき、広範囲の角度から選択される。傾斜位置は約20°から60°の範囲である。

又、ブレード510はその全長にわたり垂直である。ブレード510は又その全長にわたり攻撃角を有する。全長に沿って延びているが、攻撃角はブレード510が終端エッジ512から先端エッジ514へ延びているので、尚変動する。

図16に関して、先端エッジ514の形状図を示す。従来、エッジは比較的直線的で、背面板506に対しある角度で進行する。この発明の一実施形態で、先端エッジ514は背面板506から外側に曲がる部分528を持って進行し、次に内側への曲線530へ移行する。外側へ曲がる部分528は空気流発生器500の入力窓504へ進入する空気を補足するのに役立つ。そのような形状の先端エッジ514は空気を切り込み、空気流発生器500の効率を改善することができる。

図17に関して、断面17−17に沿って取られた先端エッジ514の断面図を示す。先端エッジ514は進入空気流を薄切りすることに役立つ楕円形断面を有する。

図18に関して、ブレード510を図示するため、前面板502のない空気流発生器500の斜視図を示す。図示の実施形態は、数は変動するが、9枚のブレード510を含む。各ブレード510は磨耗に対する抵抗の付加及び圧力と空気流の増加のためのクサビ部516を含む。各ブレードは更に垂直位置から攻撃角への移行を含む。攻撃角は空気流発生器500の予想回転に対応する時計方向位置に向かって傾斜する。空気流発生器500は、半時計方向位置で作動でき、ブレードは従ってその方向へ傾斜する。

動作において、回転ブレード510は350mph又はそれ以上の範囲の高速空気流を発生させ、空気と微粉化材料を入力窓504へ向ける。ブレード510の先端エッジ514は空気と微粉化材料に切り込み、空気と微粉化材料の両方をブレード510で規定、入力窓504から前面と背面板502、506の境界線513へ延びる流路532へ向ける。流路532は通過材料に対し最大流量率を有するだろう。クサビ部516は空気と微粉化材料を筐体200内にある筐体出口202へ押す。空気流発生器500は独特の特性を備えるが、当業者はあらゆる装置が本発明の範囲内で使用され、これに含まれることを理解するであろう。

この発明は色々な材料、色々な流量率を包含できる微粉化及び脱水システムを提供する。ここに述べたシステムは色々な用途及び色々な寸法の材料に対し規模拡大でき、特定要素の寸法は例として与えられただけである。このようにシステムは卓上試験又は大規模工業設備としての寸法をとる。

ここで開示したシステム10、100、400、450は地表面に構築されたものであり、大規模実施形態はそのように構築できるようである。又システムはトラック、トレーラ、鉄道車両、船舶、はしけ等のような乗物内又はその上に搭載される。十分な平面設置面積を備える乗物はどれも使用可能である。移動システムを有することにより農産物収穫、遠方処理、展示等のようなある用途で有利となる。

図19に関して、移動システム600を表示するブロック図を示す。システム600は、入口チューブ12、ベンチュリ18、空気流発生器32、筐体35、モータ34、排気パイプ112、及び第一、第二サイクロン116、406のような先に論じた要素を含む。システム600はブレンダ102、中央処理装置110、凝縮器130等のような付加要素を含む。複数の微粉化工程を備えたシステムが同様の方法で乗物に搭載される。

システム600は一般に602として表示され、組み合わせ要素を支持するに十分な設置面積を備える乗物を含む。システム600は更に、乗物602に結合し、あらゆる組み合わせ要素を支持する複数の支持手段を含む。システム600は更にシステムの要素を包含する筐体606を含む。筐体606は要素を保護し、作動中の雑音を低減させる。

システム600の一つ以上の要素は運搬に便利なように除去できる。例えば第一、第二サイクロン116、406は筐体606の外へ延び、運搬中は除去する必要がある。サイクロン116、406は運搬に先立ち完全に除去するか、又は一部解体する。同様にブレンダ102は運搬のため除去できる。要素除去の必要性はシステム600の寸法、乗物602、及び他の設計制約に基づく。

筐体606はシステム600操作のための使用者の制御室を収容する。筐体606は要素を監視し、監視のためのアクセス、操作、修理、及び処理すべき材料の挿入のための窓を含む。システム600は簡便性、用途及び他の設計条件に基づきあらゆる構成を取り得る。

図20に関して、この発明のもう一つの実施形態700の側面図を示す。図示する実施形態700は図4で先に図示したものと類似であり、また筐体35へ結合する音響放射センサ702を含む。音響放射センサ702は、オレゴン州、ポートランドのシュミット工業により製造される音響放射監視システム(AEMS)を含むあらゆる市販製品として具体化される。一実施形態で、音響放射センサ702は50〜950KHzの共振周波数を監視できるピエゾセラミック・センサである。

音響放射センサ702は、入口チューブ12、ベンチュリ18、空気流発生器32及び筐体35を通って流れる材料により発生する高周波信号を監視する。音響放射センサ702により受信される共振周波数は容積流量率を表示する。システム700を通る材料流量率の変化は共振周波数を変化させる。

音響放射センサ702は共振周波数を受信し、流量率を計算するセンサ制御装置703と電気的に接続される。センサ制御装置703は、流量率を受信し、これを調節するように応答する中央処理装置110と電気的に接続される。正常動作の間は、共振周波数は正常動作パラメータの範囲内にある。システム故障は流量率が閾値を超えた場合である。流量率に関する最大・最小値が正常動作状態の間に確立される。もし流量率が最小値以下になれば、流量率を上昇し、同様にもしそれが最大値を超えれば流量率を減少させる。

センサ制御装置703は共振周波数に関する既定最大閾値を含む。最大閾値は操作者により入力され、処理される材料及びシステム700制約条件に基づく。センサ制御装置703は性能に関する最小閾値も含む。もし流量率が最大閾値を超えれば、過負荷状況を表示し、センサ制御装置703は、流量率要調整の信号を中央処理装置110へ送る。同様にもし流量率が最小閾値以下になれば、センサ制御装置703は中央処理装置110へそのように指示する。

流量率に加え、音響放射センサ702は、空気流発生器32のバランス不適当、ブレード脱落510又は他の機械故障のような異常状態を表示する共振周波数を受信する。過負荷状況自身は機械故障となる。このような故障は著しい危機的損害をシステム700に与える結果となる。機械故障もまた操作者に危険の可能性のある破片飛来を発生させる。音響放射センサ702は共振周波数を監視し、故障発生を表示する変化を検出する。過負荷状況又は故障が表示されるとすぐにセンサ制御装置703は1ミリ秒以下以内に中央処理装置110へ信号を送る。中央処理装置110は直ちに修正動作で応答する。又センサ制御装置703は次に手動修正動作で応答する操作者へ知らせる視覚的又は聴覚的通知も含む。

筐体35の裏側704上に配置された音響放射センサ702を示す。又音響放射センサ702は筐体35の表側上、または筐体外表面上の他のいかなる場所にでも配置される。音響放射センサ702は又ベンチュリ18又は入口チューブ12上に配置される。

図21に関して、音響放射センサ702は筐体35の裏側704上は勿論のこと、発散部30上に配置されるシステム800を示す。多くの音響放射センサ702が共振周波数監視の改善のために使用される。もう一つの実施形態で、複数の音響放射センサ702が流量率監視のため、筐体35、ベンチュリ18、そして/又は入口チューブ12上に配置される。センサ制御装置703は流量率計算のため、音響放射センサ702と電気的に接続される。

センサ制御装置703は共振周波数発生後1ミリ秒以内にデータ伝送を受信する中央処理装置110と電気的に接続される。もし流量率が過負荷状態に接近すれば、センサ制御装置703は流量率調節のため、中央処理装置110へ信号を送る。中央処理装置110は調節可能な流量弁111を一部又は全部閉めることにより流量率を調節する。流量弁111を一部又は全部閉めることにより、ベンチュリ18を通る空気流が増加し、付加的力を提供し、ベンチュリ18と空気流発生器32を通る材料を駆動する。中央処理装置110もまた流量制御弁106を一部又は全部閉め、システム700への材料を減少させる。もし共振周波数が機械故障を表示すれば、中央処理装置110はまたシステムをシャットダウンし、モータ34をオフにする。センサ制御装置703もまた操作者へ視覚又は聴覚的応答を提供する。

図22に関して、空気発生器筐体200の実施形態の断面図を示す。先に論じたように、分流器板250の位置もまた空気流発生器32からの分離を増減させるために調節可能である。中央処理装置110は分流器板250を動かすため、作動装置900と接続することにより分流器板250の位置を制御する。作動装置900は電気機械装置、空気圧式装置又は他の従来からある装置として具体化される。中央処理装置110は過負荷状態を避けるため、分流器板250を動かすことにより、流量率を調節する。流量率制御を強化するため、流量弁111そして/又は流量制御弁100の調節を伴うこの動作は同時に行われる。

一つ以上の音響センサ702もまた図1、2、9、及び19に図示されたシステム上に配置される。こうして図示のシステム700は例示目的のみで、この発明を限定するものではない。

図23に関して、筐体35の裏側704に隣接するモータ34と軸33を含むシステム100のもう一つの実施形態の斜視図を示す。モータ34は、軸33の高速回転を行うため、軸33と結合するプーリ1002と結合する。軸33は又スピンドルと呼び、軸33を固定しその回転を固定するため、一つ以上ブラケット1004へ結合される。ブラケット1004は取りつけ板1006へ固定される。プーリ1002は他の場所でも同様に軸33と結合するが、2個のブラケット1004間の軸33と結合するプーリ1002を示す。

システム1000は更にダイナミックバランサ1010、振動センサ1012、及びバランサ制御装置1014を含む自動バランサシステム1008を含む。自動バランサシステム1008は取り付けが容易で、高信頼性、全自動であり、そして操作者訓練は殆ど不要である。図23にバランサ1010もまた内部バランサ又は以下で論ずるようなリングバランサとして具体化されるが、外部バランサ1010として具体化される。外部バランサ1010はバランサ制御装置1014と電気的に接続され、軸が作動RPMレベルで回転するので、軸33及び空気流発生器32におけるアンバランスを補償する。バランサ制御装置1014は外部バランサ1010を制御するため、アルゴリズムを作動させる処理装置(表示無し)を含む。

ダイナミック補償は雑音及び振動を減らし、システム性能及び空気流発生器32を通る材料流量率を改善する。空気流発生器32のダイナミックバランシングによりキャビテーションを防止し、空気流発生器32の性能を改善する。外部バランサはオレゴン州ポートランドのシュミット工業により製造されるそれらのように市販品である。外部バランサ1010は回転スリップリング電力伝送システム又は非接触電力伝送システムにより電力を受ける。

図23で、外部バランサ1010は軸33の近接端1016に結合される。軸33は遠心端(表示無し)で筐体35内にある空気流発生器32に結合される。外部バランサ1010は空気流発生器32の裏側704、またプーリ側と称する側に近接した軸33に結合される。このように外部バランサ1010は空気タービン32の入口窓508への空気流と干渉しない。

外部バランサ1010は軸アンバランスに対する重量補正の原理で作動する。一実施形態で、外部バランサ1010は二つの可動偏芯錘を含む。外部バランサ1010は精密ギヤー列を介してマイクロエレクトリックモータにより各偏芯錘を駆動する。

図24Aに関して、外部バランサ1010を軸方向に位置決めされた空気流発生器32を説明する図を示す。外部バランサ1010は図23におけるように、空気流発生器32が配置される平面から遠い平面に配置される。外部バランサ1010はアンバランス位置1022に対して示された錘1020を含む。バランサ制御装置1014は、アンバランス位置1022を補正するため、錘1020を再配置するように外部バランサ1010へ指令する。この状況は、一つの平面錘1020が空気流発生器32のような第二平面での重量物とバランスをとるのでここでは対向平面バランシングと称する。

図24Bに関して、錘1020がアンバランス位置1022を補正するダイナミックバランス状況を示す。対向平面バランシングでは、バランスをとるためにはアンバランス位置1022と同一半円1024になければならない。半円1024は軸中心1025を有するように規定される。外部バランサ1010は、仮にもし軸33が停止され、再スタートしても正確なバランスを維持できる。

図25Aに関して、再度外部バランサ1010を位置決めした空気流発生器32を説明する図を示す。しかしこの状況で、外部バランサ1010は空気流発生器32に隣接し、従ってほぼ同一平面内にある。これはここでは同一平面バランシングと称する。アンバランス位置1022に対する錘1020を示し、アンバランス状態が存在する。バランサ制御装置1014は再配置するように外部バランサ1010へ指令する。

図25Bに関して、錘1020がアンバランス位置1022を補正するダイナミックバランス状況を示す。同じ平面バランシングで、錘1020はバランスをとるため、アンバランス位置1022より反対の半円1026に配置される。

図26Aに関して、反対平面バランシング技術の動作を説明する斜視図を示す。外部バランサ1010は軸33へ結合され、第一平面1030内で回転する。空気流発生器32のような重量物は軸33の対向端部に結合され、第二平面1034内で回転する。従って、外部バランサ1010及び重量物1032は軸33の対向端部上にある。外部バランサ1010内の錘1020は重量物1032のアンバランス位置1022を補正する。

重量物1032が空気流発生器32である、対向平面バランシング技術が図23のシステム1000で適用される。外部バランサ1010及び空気流発生器32が空気流発生器32を正確にダイナミックにバランスをとるため、軸33の対向端部上に取り付けられる。プーリ1002は他の場所で同様に軸33へ結合されているが、プーリ1002は外部バランサ1010及び空気流発生器32の間の軸33へ結合される。補正錘1020は同じ半円内でバランスをとるが、アンバランス位置1022の別平面でもバランスをとる。

図25Bに関して、同一平面バランシング技術の動作を説明する斜視図を示す。重量物1032及び外部バランサ1010はそれらがほぼ同一平面内になるように互いに隣接して配置される。外部バランサ1010は重量物1032にも結合する軸33に結合される。錘1020はバランスをとるため、アンバランス位置1022より対向半円になければならない。図23に示すシステム1000は同一平面バランシングを行うため修正できる。

再度図23に関して、ダイナミックバランス・システム1008はアンバランスを表示する振動レベルを正確に監視する振動センサ1012を含む。センサ1012は磁石、鋲取り付け又は他の従来からの方法により、ブラケット1004又は取り付け板1012へ結合される。振動センサ1012はバランサ制御装置1014と電気的に接続され、RPMによる進入信号をフィルタリングする。バランサ制御装置1020は外部バランサ1010と接続され振動信号の振幅を減少させるような方向の錘1020を駆動する。錘1020をそのように配置する場合、最低振動レベルへ到達し、バランスがとれ、ダイナミックバランス・システム1008は最適動作を想定するため、振動レベルを監視する。

図27に関して、ダイナミックバランサ104のもう一つの実施形態の断面図を示す。ダイナミックバランサ1040は軸33穴の中に完全に又は部分的に配置される内部バランサ1040である。内部バランサはオレゴン州ポートランドのシュミット工業により製造されるような市販品である。内部バランサ1040は、1本以上のボルト1044により軸33をボルトで止める取り付けフランジ1042を含む。内部バランサ1040を軸1033へ固定する他の従来の方法が存在する。

外部バランサ1010によるのと同様に、内部バランサ1040は重量物でのアンバランス位置を補正するため錘を位置決めする。内部バランサ1040は図23に示すバランスシステム1008と使用され、対向平面又は同一平面バランシング技術用に使用される。従って内部バランサ1040は錘をダイナミックに位置決めするため、バランサ制御装置と接続される。先に論じたように、バランサ制御装置1014はアンバランス位置を決定するため振動センサ1012と接続される。

図28に関して、内部バランサ1020により使用される補正錘1046、1048の一実施形態の断面図を示す。補正錘1046、1048は半円形として具体化され、オーバ及びアンダ構成で、相対的に回転する。示すように内部の補正錘1046は、外部の補正錘1048より厚い断面を有する。補正錘1046、1048を精密に位置決めすることにより、ダイナミックバランスを達成する。図示の補正錘1046、1048もまた外部バランサ1010で使用される。

図29に関して、もう一つのダイナミックバランサ1050の斜視図を示す。ダイナミックバランサ1050は軸33を取り囲み、これに結合するリングバランサ1050である。リングバランサはオレゴン州ポートランドのシュミット工業により製造されたもののように市販品である。そのようなことで、リングバランサ1050は軸33の長さに沿ってアクセスできるどの場所でも配置できる。リングバランサ1050は図23に示すバランスシステム1008と使用され、対向平面又は同一平面バランシング技術用に使用される。

図30に関して、リングバランサ1050の一実施形態の断面図を示す。リングバランサ1050は互いに軸方向に接して配置される補正錘1052を含む。第一補正錘1052は第二補正錘1054より重い重量を有する。補正錘1052、1054の位置決めにより、ダイナミックバランスを達成するためアンバランス位置に対する全体の補正平衡錘を生成する。又リングバランサ1050は先に述べたダイナミックバランサ1010、1040で開示したそれらに類似の補正錘を組み込む。

もう一つのバランサ実施形態は当業者には知られ、使用できる。自動バランサシステム1008は、最適バランスを維持するため、作動速度で空気流発生器32のダイナミックバランスをとる。バランスは回転が終了後、次の作動の間持続される。バランサは空気流発生器への空気流との干渉を避けるためプーリ側上の軸33に結合される。自動バランサシステム1008は空気流発生器の効率及び性能を改善するため、キャビテーションを除去する。

簡単に上で述べた本発明のより詳細な記述は、付属図面を参照して行われる。これらの図面は本発明の典型的実施形態に関する情報を提供するだけで、従ってその範囲を限定するものと考えるべきではないことを理解して、本発明を付属図面の使用により付加的特異性及び詳細について記述し説明する。
この発明の微粉化システムの一実施形態を説明する側面図である。 図1の微粉化システムを説明する平面図である。 ベンチュリが材料を受ける微粉化システムのベンチュリを説明する断面側面図である。 この発明の微粉化システムのもう一つの実施形態を説明する側面図である。 図4の微粉化システムの平面図を説明する平面図である。 空気発生器筐体及び出口絞り弁を説明する斜視図である。 空気発生器筐体の一実施形態の断面図である。 ベンチュリ及びスロートリサイザの断面図である。 微粉化システムのもう一つの実施形態の要素を説明するブロック図である。 この発明の微粉化システムの実施形態を説明するブロック図である。 この発明のシステムとの使用に適した空気発生器の一実施形態の斜視図である。 図11の空気流発生器の一部の断面図である。 図11の空気流発生器内部の平面図である。 図11の空気流発生器のブレード後端エッジの平面図である。 図11の空気流発生器のブレード後端エッジのもう一つの実施形態の平面図である。 図11の空気流発生器の一部の斜視図である。 図11の空気流発生器の別の実施形態の一部の斜視図である。 図11の空気流発生器ブレードの側面図である。 図16のブレード断面図である。 図11の空気流発生器の一部の斜視図である。 この発明の微粉化システムのもう一つの実施形態の側面図である。 この発明の微粉化システムのもう一つの実施形態を説明する側面図である。 この発明の微粉化システムの別の実施形態を説明する側面図である。 空気発生器筐体のもう一つの実施形態の断面図である。 筐体、軸及びバランサの実施形態の斜視図である。 アンバランス点に対する補正錘位置を説明する図である。 アンバランス点に対する補正錘位置を説明する別の図である。 アンバランス点に対する補正錘位置を説明する別の図である。 アンバランス点に対する補正錘位置を説明する別の図である。 回転重量物に対するバランサの斜視図である。 回転重量物に対するバランサの別の斜視図である。 軸内に配置された内部バランサの一実施形態の断面図である。 図27の内部バランサ内の補正ウエイトの一実施形態の断面図である。 リングバラサの一実施形態の斜視図である。 図29のリングバランサ内の補正ウエイトの一実施形態の断面図である。

符号の説明

10、100、400、450、600、700、800、1000:システム
12、412:入口チューブ
14、15:端部
18、414:ベンチュリ
20:細長い開口部
22、410、438:ホッパ
24:上端部
26:収束部
28:スロート
30:発散部
32、500:空気流発生器
33:軸
34:駆動モータ
35、200、418、606:筐体
36、202:筐体出口
38:材料
40:再圧縮衝撃波
42:弓型衝撃波
44:定在衝撃波
45:微粉化材料
102:ブレンダ
104、425:搬送装置
106、405、424:流量制御弁
108:センサ
110:中央処理装置
111、416:流量弁
112、420:排気パイプ
114、406、422、426:サイクロン
116:シリンダ
118:入口
120:円錐部
122、134、434、454、456:出口
124:円錐頂点
126:エアーロック
128:収集ホッパ
130、430:凝縮器
132、432:タンク
204:絞り弁
206:頚部
208:絞り弁窓
250:分流器板
252:切断エッジ
300:スロートリサイザ
302:棚
304:環
306:王冠部材
308:スリーブ
402、404:微粉化工程
408、428:残滓ホッパ
436:熱発生器
440:熱制御弁
452:分流器弁
458:収集器
460:再循環チューブ
502:前面板
504:入力窓
506:背面板
508:軸窓
509:ボルト窓
510:ブレード
511:ブレードフィン
512:終端エッジ
513:穴
514:先端エッジ
516、518:クサビ部
520:消耗チップ
522:ナットとボルトアセンブリ
524:終端部
526:先端部
528:外側ヘ曲がる曲線部
530:内側ヘ曲がる曲線部
532:流路
602:乗物
604:支持手段
700:実施形態
702:音響放射センサ
703:センサ制御装置
704:裏側
706:表側
900:駆動装置
1002:プーリ
1004:ブラケット
1006:取り付け板
1008:自動バランサシステム
1010、1040、1050:ダイナミックバランサ(外部バランサ)
1012:振動センサ
1014:バランサ制御装置
1016:近接端
1020:錘
1022:アンバランス位置
1024、1026:半円
1025:軸中心
1030、1034、1036:平面
1032:重量物
1040:内部バランサ
1042:取り付けフランジ
1044:ボルト
1046、1048、1052、1054:補正錘
1050:リングバランサ

Claims (44)

  1. 材料を微粉化し、材料から水分を抽出するための装置であって、
    入口チューブ、
    入口チューブに結合されたベンチュリ、
    空気流を発生させそして入力窓を含む空気流発生器、
    空気流発生器を少なくとも一部包含し、入力窓と通じる出口を含む筐体、
    空気流へ導かれた材料はベンチュリを通り、微粉化及び水分抽出を受け、
    該空気流発生器は空気流を、ベンチュリを通して入口窓へ向けるためベンチュリと通じ、
    筐体を通過する材料を表示する共振周波数を受けるため筐体に結合された音響放射センサ、を備える装置。
  2. 共振周波数を受けそして材料流量率を決定するため、音響放射センサと接続するセンサ制御装置を更に備える、請求項1に記載の装置。
  3. センサ制御装置と接続する中央処理装置を更に備える請求項1に記載の装置。
  4. 筐体内の空気容量及び空気速度を調節するため、ベンチュリ上に配置された弁を更に備え、該弁は中央処理装置により弁の調整を可能にするため中央処理装置と接続される、請求項3に記載の装置。
  5. 材料の入口チューブへの流量率を制御するため、入口チューブと通じる流量制御弁を更に備え、該流量制御弁は中央処理装置により流量制御弁の調整を可能にするため中央処理装置と接続される、請求項3に記載の装置。
  6. 材料の入口チューブへの材料流量率を監視するためのセンサを更に備える、請求項5に記載の装置。
  7. 出口近辺の筐体内に結合され、そして空気流発生器に近接した切断エッジを有する分流器板、および
    分流器板を位置決めするため、分流器板に結合された駆動装置を更に備え、該駆動装置は中央処理装置と接続される、請求項3に記載の装置
  8. 音響放射センサは筐体の裏側上に配置される、請求項1に記載の装置。
  9. 音響放射センサは筐体の表側へ配置される、請求項1に記載の装置。
  10. ベンチュリ上に配置された第二音響放射センサを更に備え、該第二音響放射センサはベンチュリを通過する材料を表示する共振周波数を受ける、請求項1に記載の装置。
  11. 入口チューブ上に配置された第二音響放射センサを更に備え、該第二音響放射センサは入口チューブを通過する材料を表示する共振周波数を受ける、請求項1に記載の装置。
  12. 材料を微粉化しそして材料から水分を抽出するための方法であって、
    ベンチュリと通じる空気流発生器を備え、該空気流発生器はベンチュリを通り空気流発生器へ向かう空気流を発生させ、
    材料を空気流へ導き、
    水分を抽出し、材料を微粉化するため材料をベンチュリを通過させ、そして
    空気流発生器を通過する材料流量率を表示する音響放射を受ける、ことからなる方法。
  13. 空気流発生器を筐体内に配置し、ここで音響放射を受けるため筐体上に音響放射センサを配置することから更になる、請求項12に記載の方法。
  14. 音響放射センサの配置は筐体の背面側上に音響放射センサを配置することを含む、請求項12に記載の方法。
  15. 音響放射センサの配置は筐体の表側上に音響放射センサを配置することを含む、請求項12に記載の方法。
  16. 材料流量率を決定するため、センサ制御装置と接続される音響放射センサを更に備える、請求項12に記載の方法。
  17. ベンチュリの発散部上に弁を備え、該弁は筐体及び空気流発生器内の空気容量と空気速度を調節するため、中央処理装置と接続されることから更になる、請求項16に記載の方法。
  18. 筐体の内部に結合され、そして空気流発生器に近接する切断エッジを有する分流器板を備え、
    分流器板に結合された駆動装置を備え、そして
    該駆動装置は分流器板の位置決めのため中央処理装置と接続されることから更になる、請求項16に記載の方法。
  19. ベンチュリに結合された入口チューブを備え、ここで空気流は入口チューブを通りベンチュへ向かって通過する請求項12に記載の方法。
  20. 入口チューブへの材料流量率を制御する流量制御弁を更に備え、該流量制御弁は材料流量率を調節するため中央処理装置と接続される、請求項19の方法。
  21. 音響放射を受けるため入口チューブ上の第二音響放射センサを配置することから更になる、請求項19に記載の方法。
  22. 音響放射を受けるため、ベンチュリ上の第二音響放射センサを配置することから更になる、請求項12に記載の方法。
  23. 材料を微粉化し、材料から水分を抽出するための装置であって、
    入口チューブ、
    入口チューブに結合されたベンチュリ、
    空気流を発生させそして入力窓を含む空気流発生器、
    空気流発生器に結合された軸、
    回転中に軸のアンバランスを補正するために軸に結合されたバランサ、及び
    空気流発生装置を少なくとも一部包含し、入力窓と通ずる出口を含む筐体、を備え、該空気流発生器は空気流を、ベンチュリを通り入口窓へ向かわせるためベンチュリと接続され、
    ここで空気流に導かれた材料はベンチュリを通過し、そして微粉化と水分抽出を受ける、装置。
  24. バランサの補正を制御する、バランサと接続されたバランサ制御装置を更に備える、請求項23に記載の装置。
  25. バランサ制御装置と接続され、アンバランスを表示する軸からの振動を受けるための振動センサを更に備える、請求項24に記載の装置。
  26. バランサは補正錘を含む外部バランサである、請求項23に記載の装置。
  27. 外部バランサは外部バランサ軸の周りで回転可能な2個の補正錘を含む、請求項26に記載の装置。
  28. 軸は内部凹みを含み、バランサは内部凹み内に少なくとも一部配置され、補正錘を含む、請求項26に記載の装置。
  29. 内部バランサは内部バランサ軸の周りで回転可能な2個の補正錘を含む、請求項26に記載の装置。
  30. 2個の補正錘は互いに対しオーバ及びアンダの構成で配置される、請求項29に記載の装置。
  31. バランサは補正錘を含むリングバランサである、請求項23に記載の装置。
  32. リングバランサはリングバランス軸の回りで回転可能な2個の補正錘を含む、請求項23に記載の装置。
  33. 材料を微粉化しそして材料から水分を抽出するための方法であって、
    ベンチュリと通じる空気流発生器を備え、
    空気流発生器と結合された軸を備え、
    バランサを軸に結合し、
    該バランサは回転中の軸のアンバランスを補正し、
    該空気流発生器はベンチュリを通り空気流発生器に向かって空気流を発生させ、
    材料を空気流発生器へ導き、そして
    水分を抽出し材料を微粉化するため材料を、ベンチュリを通して通過させる方法。
  34. バランサは補正錘を含む外部バランサである、請求項33に記載の方法。
  35. 外部バランサは外部バランサ軸の周りに回転可能な2個の補正錘を含む請求項34に記載の方法。
  36. バランサは補正錘を含み、軸内に内部凹みを備え、そして凹み内に内部バランサを少なくとも一部配置することから更になる、請求項33に記載の方法。
  37. 内部バランサは内部バランサ軸の周りに回転可能な2個の補正錘を含む、請求項36に記載の方法。
  38. 2個の補正錘は互いに対しオーバ及びアンダの構成で配置されることから更になる、請求項37に記載の方法。
  39. バランサは補正錘を含むリングバランサである、請求項33に記載の方法。
  40. リングバランサはリングバランス軸の回りで回転可能な2個の補正錘を含む、請求項39に記載の方法。
  41. 軸のアンバランスを表示する振動を受けることから更になる、請求項33に記載の方法。
  42. バランサ制御装置へ軸のアンバランスを表示する信号を送り、そして該バランス制御装置はアンバランスを決定し、そしてアンバランスを補正するため補正を制御するバランサ制御装置を更に備える、請求項41に記載の方法。
  43. バランサは補正錘を含み、そして
    空気流発生器に近接してバランサを配置し、そしてそれによりバランス補正を行うため、空気流発生器のアンバランス点に対するそれのような対向する半円内で補正錘を動かすことから更になる、請求項33に記載の方法。
  44. バランサは補正錘を含み、そして空気流発生器から離れてバランサを配置し、そしてそれによりバランス補正を行うため、空気流発生器のアンバランス点に対するそれのような同一半円内で補正錘を動かすことから更になる、請求項33に記載の方法。
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